Из чего производят пластмассу: Что такое пластик и из чего его делают?

Пластма́ссы

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять заданную форму после охлаждения или отвердения. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязко-текучего или высокоэластического) состояния в твёрдое состояние (стеклообразное или кристаллическое)^[1].

История

Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году

Паркезин являлся торговой маркой первого искусственного пластика и был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму Parkesine Company для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производившийся компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производившийся Джоном Весли Хайатом.

Типы пластмасс

В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего в стеклообразное состояние при формовании изделий пластмассы делят на:

• Термопласты ( термопластичные пластмассы) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние;
• Реактопласты (термореактивные пластмассы) — в начальном состоянии имеют линейную структуру макромолекул, а при некоторой температуре отверждения приобретают сетчатую. После отверждения не могут переходить в вязкотекучее состояние. Рабочие температуры выше, но при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств.

Также газонаполненные пластмассы — вспененные пластические массы, обладающие малой плотностью.

Свойства

Основные механические характеристики пластмасс те же, что и для металлов.
Пластмассы характеризуются малой плотностью (0,85—1,8 г/см³), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами сополимеризации или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных пластмасс друг с другом или с другими материалами, такими как стеклянное волокно, текстильная ткань, введением наполнителей и красителей, пластификаторов, тепло- и светостабилизаторов, облучения и др., а также варьированием сырья, например, использование соответствующих полиолов и диизоцианатов при получении полиуретанов.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50—250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

Теплостойкость по Мартенсу — температура, при которой пластмассовый брусок с размерами 120 × 15 × 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 × 15 мм, равное 50 кгс/см², разрушится или изогнётся так, что укреплённый на конце образца рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм.

Теплостойкость по Вика — температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1,13 мм под действием груза массой 5 кг (для мягких пластмасс 1 кг) углубится в пластмассу на 1 мм.

Температура хрупкости (морозостойкость) — температура, при которой пластичный или эластичный материал при ударе может разрушиться хрупко.

Для придания особых свойств пластмассе в неё добавляют пластификаторы (силикон, дибутилфталат, ПЭГ и т. п.), антипирены (дифенилбутансульфокислота), антиоксиданты (трифенилфосфит, непредельные углеводороды).

Получение

Производство синтетических пластмасс основано на реакциях полимеризации, поликонденсации или полиприсоединения низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля или природного газа, таких, к примеру, как бензол, этилен, фенол, ацетилен и других мономеров. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул (приставка «поли-» от греческого «много», например, этилен-полиэтилен).

Методы обработки

Пластические массы, по сравнению с металлами, обладают повышенной упругой деформацией, вследствие чего при обработке пластмасс применяют более высокие давления, чем при обработке металлов. Применять какую-либо смазку, как правило, не рекомендуют; только в некоторых случаях при окончательной обработке допускают применение минерального масла. Охлаждать изделие и инструмент следует струей воздуха.

Пластические массы более хрупки, чем металлы, поэтому при обработке пластмасс режущими инструментами надо применить высокие скорости резания и уменьшать подачу. Износ инструмента при обработке пластмасс значительно больше, чем при обработке металлов, почему необходимо применять инструмент из высокоуглеродистой или быстрорежущей стали или же из твердых сплавов. Лезвия режущих инструментов надо затачивать, по возможности, более остро, пользуясь для этого мелкозернистыми кругами.

Пластмасса может быть обработана на токарном станке, может фрезероваться. Для распиливания могут применяться ленточные пилы, дисковые пилы и карборундовые круги.

Сварка

Соединение пластмасс между собой может осуществляться механически (с помощью фигурных профилей, болтов, заклепок и т.д.), химически (склеиванием, растворением с последующим высыханием), термически (сваркой). Из перечисленных способов соединения только при помощи сварки можно получить соединение без инородных материалов, а также соединение, которое по свойствам и составу будет максимально приближено к основному материалу. Поэтому сварка пластмасс нашла применение при изготовлении конструкций, к которым предъявляются повышенные требования к герметичности, прочности и другим свойствам.

Процесс сварки пластмасс состоит в образовании соединения за счет контакта нагретых соединяемых поверхностей. Он может происходить при определенных условиях:

1. Повышенная температура. Её величина должна достигать температуры вязкотекучего состояния.
2. Плотный контакт свариваемых поверхностей.
3. Оптимальное время сварки — время выдержки.

Также следует отметить, что температурный коэффициент линейного расширения пластмасс в несколько раз больше, чем у металлов, поэтому в процессе сварки и охлаждения возникают остаточные напряжения и деформации, которые снижают прочность сварных соединений пластмасс.

На прочность сварных соединений пластмасс большое влияние оказывают химический состав, ориентация макромолекул, температура окружающей среды и другие факторы.

Применяются различные виды сварки пластмасс:

1. Сварка газовым теплоносителем с присадкой и без присадки
2. Сварка экструдируемой присадкой
3. Контактно-тепловая сварка оплавлением
4. Контактно-тепловая сварка проплавлением
5. Сварка в электрическом поле высокой частоты
6. Сварка термопластов ультразвуком
7. Сварка пластмасс трением
8. Сварка пластмасс излучением
9. Химическая сварка пластмасс

Как и при сварке металлов, при сварке пластмасс следует стремиться к тому, чтобы материал сварного шва и околошовной зоны по механическим и физическим свойствам мало отличался от основного материала. Сварка термопластов плавлением, как и другие методы их переработки, основана на переводе полимера сначала в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее состояние и возможна лишь в том случае, если свариваемые поверхности материалов (или деталей) могут быть переведены в состояние вязкого расплава. При этом переход полимера в вязкотекучее состояние не должен сопровождаться разложением материала термодеструкцией.

При сварке многих пластмасс выделяются вредные пары и газы. Для каждого газа имеется строго определенная предельно доступная его концентрация в воздухе (ПДК). Например, для диоксида углерода ПДК равна 20, для ацетона — 200, а для этилового спирта — 1000 мг/м³.

Материалы на основе пластмасс

Мебельные пластмассы

Пластик, который используют для производства мебели, получают путём пропитки бумаги термореактивными смолами. Производство бумаги является наиболее энерго- и капиталоемким этапом во всем процессе производства пластика. Используется 2 типа бумаг: основой пластика является крафт-бумага (плотная и небеленая) и декоративная (для придания пластику рисунка). Смолы подразделяются на фенолформальдегидные, которые используются для пропитки крафт-бумаги, и меламиноформальдегидные, которые используются для пропитки декоративной бумаги. Меламиноформальдегидные смолы производят из меламина, поэтому они стоят дороже.

Мебельный пластик состоит из нескольких слоёв. Защитный слой — оверлей — практический прозрачный. Изготавливается из бумаги высокого качества, пропитывается меламиноформальдегидной смолой. Следующий слой — декоративный. Затем несколько слоев крафт-бумаги, которая является основой пластика. И последний слой — компенсирующий (крафт-бумага, пропитанная меламиноформальдегидными смолами). Этот слой присутствует только у американского мебельного пластика.

Готовый мебельный пластик представляет собой прочные тонированные листы толщиной 1-3 мм. По свойствам он близок к гетинаксу. В частности, он не плавится от прикосновения жалом паяльника, и, строго говоря, не является пластической массой, так как не может быть отлит в горячем состоянии, хотя и поддается изменению формы листа при нагреве. Мебельный пластик широко использовался в XX веке для отделки салонов вагонов метро.

Система маркировки пластика

Для обеспечения утилизации одноразовых предметов в 1988 году Обществом Пластмассовой Промышленности была разработана система маркировки для всех видов пластика и идентификационные коды. Маркировка пластика состоит из 3-х стрелок в форме треугольника, внутри которых находится число, обозначающее тип пластика. Часто при маркировке изделий под треугольником указывается буквенная маркировка (в скобках указана маркировка русскими буквами):

Пластиковые отходы и их переработка

Скопления отходов из пластмасс образуют в Мировом океане под воздействием течений особые мусорные пятна. На данный момент известны пять больших скоплений мусорных пятен — по два в Тихом и Атлантическом океанах, и одно — в Индийском океане. Данные мусорные круговороты в основном состоят из пластиковых отходов, образующихся в результате сбросов из густонаселённых прибрежных зон континентов. Руководитель морских исследований Кара Лавендер Ло из Ассоциации морского образования (англ. Sea Education Association; SEA) возражает против термина «пятно», поскольку по своему характеру — это разрозненные мелкие куски пластика. Пластиковый мусор опасен ещё и тем, что морские животные, зачастую, могут не разглядеть прозрачные частицы, плавающие по поверхности, и токсичные отходы попадают им в желудок, часто становясь причиной летальных исходов^[3][4].

Взвесь пластиковых частиц напоминает зоопланктон, и медузы или рыбы могут принять их за пищу. Большое количество долговечного пластика (крышки и кольца от бутылок, одноразовые зажигалки) оказывается в желудках морских птиц и животных^[5], в частности, морских черепах и черноногих альбатросов^[6]. Помимо прямого причинения вреда животным^[7], плавающие отходы могут впитывать из воды органические загрязнители, включая ПХБ (полихлорированные бифенилы), ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) и ПАУ (полиароматические углеводороды). Некоторые из этих веществ не только токсичны^[8] — их структура сходна с гормоном эстрадиолом, что приводит к гормональному сбою у отравленного животного^[6].

Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик за 100—300 лет^{[источник не указан 507 дней]}.

Способы переработки пластика:

 • Пиролиз • Гидролиз • Гликолиз • Метанолиз

В декабре 2010 года Ян Байенс и его коллеги из университета Уорик предложили новую технологию переработки практически всех пластмассовых отходов. Машина с помощью пиролиза в реакторе с кипящим слоем при температуре около 500° С и без доступа кислорода разлагает куски пластмассового мусора, при этом многие полимеры распадаются на исходные мономеры. Далее смесь разделяется перегонкой. Конечным продуктом переработки являются воск, стирол, терефталевая кислота, метилметакрилат и углерод, которые являются сырьём для лёгкой промышленности. Применение этой технологии позволяет сэкономить средства, отказавшись от захоронения отходов, а с учётом получения сырья (в случае промышленного использования) является быстро окупаемым и коммерчески привлекательным способом утилизировать пластмассовые отходы^[9].

Пластики на основе фенольных смол, а также полистирол и полихлорированный бифенил могут разлагаться грибками белой гнили. Однако для утилизации отходов этот способ коммерчески неэффективен — процесс разрушения пластика на основе фенольных смол может длиться многие месяцы^[10].

См. также

Примечания

1. ↑ Тростянская Е. Б., Бабаевский А. Г. Пластические массы // Химическая энциклопедия: в 5 т / Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Мед—Пол. — С. 564—565. — 639 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.
2. ↑ Edward Chauncey Worden. Nitrocellulose industry. New York, Van Nostrand, 1911, p. 568. (Parkes, English patent #2359 in 1855)
3. ↑ Ученые обнаружили свалку пластика на севере Атлантики (рус.). www.oceanology.ru (5 марта 2010). Проверено 18 ноября 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
4. ↑ Смертельный пластик (рус.). Олег Абарников, upakovano.ru (29 октября 2010). Проверено 18 ноября 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
5. ↑ Moore, Charles. Across the Pacific Ocean, plastics, plastics, everywhere, Natural History Magazine (November 2003).
6. ↑ ^{1 2} Moore, Charles. Great Pacific Garbage Patch, Santa Barbara News-Press (2 октября 2002). Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>: название «mindfully» определено несколько раз для различного содержимого
7. ↑ Rios, L. M.; Moore, C. and Jones, P. R. (2007). «Persistent organic pollutants carried by Synthetic polymers in the ocean environment». Marine Pollution Bulletin 54: 1230–1237. DOI:10.1016/j.marpolbul.2007.03.022.
8. ↑ Tanabe, S.; Watanabe, M., Minh, T.B., Kunisue, T., Nakanishi, S., Ono, H. and Tanaka, H. (2004). «PCDDs, PCDFs, and coplanar PCBs in albatross from the North Pacific and Southern Oceans: Levels, patterns, and toxicological implications». Environmental Science & Technology 38: 403–413. DOI:10.1021/es034966x.
9. ↑ Испытана машина для переработки любого пластика (рус.). Membrana (28 декабря 2010). Проверено 30 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
10. ↑ Белая гниль разрушает долговечный пластик (рус.). Membrana (7 июня 2006). Проверено 30 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.

Литература

• Дзевульский В. М. Технология металлов и дерева. — М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы. 1995.

Ссылки

Пластмассы — Википедия

Пластма́ссы (пласти́ческие ма́ссы) или пла́стики — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять заданную форму после охлаждения или отвердения. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязко-текучего или высокоэластического) состояния в твёрдое состояние (стеклообразное или кристаллическое)^[1].

История

Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году^[2]. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название — целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (жевательной резинки, шеллака), затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов (резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит) и, наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам (бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие).

Паркезин являлся торговой маркой первого искусственного пластика и был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму Parkesine Company для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производившийся компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производившийся Джоном Весли Хайатом.

Типы пластмасс

В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего в стеклообразное состояние при формовании изделий пластмассы делят на:

• Термопласты (термопластичные пластмассы) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние;
• Реактопласты (термореактивные пластмассы) — в начальном состоянии имеют линейную структуру макромолекул, а при некоторой температуре отверждения приобретают сетчатую. После отверждения не могут переходить в вязкотекучее состояние. Рабочие температуры выше, но при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств.

Также газонаполненные пластмассы — вспененные пластические массы, обладающие малой плотностью.

Свойства

Основные механические характеристики пластмасс те же, что и для металлов.
Пластмассы характеризуются малой плотностью (0,85—1,8 г/см³), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами сополимеризации или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных пластмасс друг с другом или с другими материалами, такими как стеклянное волокно, текстильная ткань, введением наполнителей и красителей, пластификаторов, тепло- и светостабилизаторов, облучения и др., а также варьированием сырья, например, использование соответствующих полиолов и диизоцианатов при получении полиуретанов.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50—250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

Теплостойкость по Мартенсу — температура, при которой пластмассовый брусок с размерами 120 × 15 × 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 × 15 мм, равное 50 кгс/см², разрушится или изогнётся так, что укреплённый на конце образца рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм.

Теплостойкость по Вика — температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1,13 мм под действием груза массой 5 кг (для мягких пластмасс 1 кг) углубится в пластмассу на 1 мм.

Температура хрупкости (морозостойкость) — температура, при которой пластичный или эластичный материал при ударе может разрушиться хрупко.

Для придания особых свойств пластмассе в неё добавляют пластификаторы (силикон, дибутилфталат, ПЭГ и т. п.), антипирены (дифенилбутансульфокислота), антиоксиданты (трифенилфосфит, непредельные углеводороды).

Получение

Производство синтетических пластмасс основано на реакциях полимеризации, поликонденсации или полиприсоединения низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля или природного газа, таких, к примеру, как бензол, этилен, фенол, ацетилен и других мономеров. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул (приставка «поли-» от греческого «много», например, этилен-полиэтилен).

Методы обработки

Пластические массы, по сравнению с металлами, обладают повышенной упругой деформацией, вследствие чего при обработке пластмасс применяют более высокие давления, чем при обработке металлов. Применять какую-либо смазку, как правило, не рекомендуют; только в некоторых случаях при окончательной обработке допускают применение минерального масла. Охлаждать изделие и инструмент следует струей воздуха.

Пластические массы более хрупки, чем металлы, поэтому при обработке пластмасс режущими инструментами надо применить высокие скорости резания и уменьшать подачу. Износ инструмента при обработке пластмасс значительно больше, чем при обработке металлов, почему необходимо применять инструмент из высокоуглеродистой или быстрорежущей стали или же из твердых сплавов. Лезвия режущих инструментов надо затачивать, по возможности, более остро, пользуясь для этого мелкозернистыми кругами.

Пластмасса может быть обработана на токарном станке, может фрезероваться. Для распиливания могут применяться ленточные пилы, дисковые пилы и карборундовые круги.

Сварка

Соединение пластмасс между собой может осуществляться механически (с помощью фигурных профилей, болтов, заклепок и т.д.), химически (склеиванием, растворением с последующим высыханием), термически (сваркой). Из перечисленных способов соединения только при помощи сварки можно получить соединение без инородных материалов, а также соединение, которое по свойствам и составу будет максимально приближено к основному материалу. Поэтому сварка пластмасс нашла применение при изготовлении конструкций, к которым предъявляются повышенные требования к герметичности, прочности и другим свойствам.

Процесс сварки пластмасс состоит в образовании соединения за счет контакта нагретых соединяемых поверхностей. Он может происходить при определенных условиях:

1. Повышенная температура. Её величина должна достигать температуры вязкотекучего состояния.
2. Плотный контакт свариваемых поверхностей.
3. Оптимальное время сварки — время выдержки.

Также следует отметить, что температурный коэффициент линейного расширения пластмасс в несколько раз больше, чем у металлов, поэтому в процессе сварки и охлаждения возникают остаточные напряжения и деформации, которые снижают прочность сварных соединений пластмасс.

На прочность сварных соединений пластмасс большое влияние оказывают химический состав, ориентация макромолекул, температура окружающей среды и другие факторы.

Применяются различные виды сварки пластмасс:

1. Сварка газовым теплоносителем с присадкой и без присадки
2. Сварка экструдируемой присадкой
3. Контактно-тепловая сварка оплавлением
4. Контактно-тепловая сварка проплавлением
5. Сварка в электрическом поле высокой частоты
6. Сварка термопластов ультразвуком
7. Сварка пластмасс трением
8. Сварка пластмасс излучением
9. Химическая сварка пластмасс

Как и при сварке металлов, при сварке пластмасс следует стремиться к тому, чтобы материал сварного шва и околошовной зоны по механическим и физическим свойствам мало отличался от основного материала. Сварка термопластов плавлением, как и другие методы их переработки, основана на переводе полимера сначала в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее состояние и возможна лишь в том случае, если свариваемые поверхности материалов (или деталей) могут быть переведены в состояние вязкого расплава. При этом переход полимера в вязкотекучее состояние не должен сопровождаться разложением материала термодеструкцией.

При сварке многих пластмасс выделяются вредные пары и газы. Для каждого газа имеется строго определенная предельно доступная его концентрация в воздухе (ПДК). Например, для диоксида углерода ПДК равна 20, для ацетона — 200, а для этилового спирта — 1000 мг/м³.

Материалы на основе пластмасс

Мебельные пластмассы

Пластик, который используют для производства мебели, получают путём пропитки бумаги термореактивными смолами. Производство бумаги является наиболее энерго- и капиталоемким этапом во всем процессе производства пластика. Используется 2 типа бумаг: основой пластика является крафт-бумага (плотная и небеленая) и декоративная (для придания пластику рисунка). Смолы подразделяются на фенолформальдегидные, которые используются для пропитки крафт-бумаги, и меламиноформальдегидные, которые используются для пропитки декоративной бумаги. Меламиноформальдегидные смолы производят из меламина, поэтому они стоят дороже.

Мебельный пластик состоит из нескольких слоёв. Защитный слой — оверлей — практический прозрачный. Изготавливается из бумаги высокого качества, пропитывается меламиноформальдегидной смолой. Следующий слой — декоративный. Затем несколько слоев крафт-бумаги, которая является основой пластика. И последний слой — компенсирующий (крафт-бумага, пропитанная меламиноформальдегидными смолами). Этот слой присутствует только у американского мебельного пластика.

Готовый мебельный пластик представляет собой прочные тонированные листы толщиной 1-3 мм. По свойствам он близок к гетинаксу. В частности, он не плавится от прикосновения жалом паяльника, и, строго говоря, не является пластической массой, так как не может быть отлит в горячем состоянии, хотя и поддается изменению формы листа при нагреве. Мебельный пластик широко использовался в XX веке для отделки салонов вагонов метро.

Система маркировки пластика

Для обеспечения утилизации одноразовых предметов в 1988 году Обществом Пластмассовой Промышленности была разработана система маркировки для всех видов пластика и идентификационные коды. Маркировка пластика состоит из 3-х стрелок в форме треугольника, внутри которых находится число, обозначающее тип пластика. Часто при маркировке изделий под треугольником указывается буквенная маркировка (в скобках указана маркировка русскими буквами):

Пластиковые отходы и их переработка

Скопления отходов из пластмасс образуют в Мировом океане под воздействием течений особые мусорные пятна. На данный момент известны пять больших скоплений мусорных пятен — по два в Тихом и Атлантическом океанах, и одно — в Индийском океане. Данные мусорные круговороты в основном состоят из пластиковых отходов, образующихся в результате сбросов из густонаселённых прибрежных зон континентов. Руководитель морских исследований Кара Лавендер Ло из Ассоциации морского образования (англ. Sea Education Association; SEA) возражает против термина «пятно», поскольку по своему характеру — это разрозненные мелкие куски пластика. Пластиковый мусор опасен ещё и тем, что морские животные, зачастую, могут не разглядеть прозрачные частицы, плавающие по поверхности, и токсичные отходы попадают им в желудок, часто становясь причиной летальных исходов^[3][4].

Взвесь пластиковых частиц напоминает зоопланктон, и медузы или рыбы могут принять их за пищу. Большое количество долговечного пластика (крышки и кольца от бутылок, одноразовые зажигалки) оказывается в желудках морских птиц и животных^[5], в частности, морских черепах и черноногих альбатросов^[6]. Помимо прямого причинения вреда животным^[7], плавающие отходы могут впитывать из воды органические загрязнители, включая ПХБ (полихлорированные бифенилы), ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан) и ПАУ (полиароматические углеводороды). Некоторые из этих веществ не только токсичны^[8] — их структура сходна с гормоном эстрадиолом, что приводит к гормональному сбою у отравленного животного^[6].

Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик за 100—300 лет^{[источник не указан 507 дней]}.

Способы переработки пластика:

 • Пиролиз • Гидролиз • Гликолиз • Метанолиз

В декабре 2010 года Ян Байенс и его коллеги из университета Уорик предложили новую технологию переработки практически всех пластмассовых отходов. Машина с помощью пиролиза в реакторе с кипящим слоем при температуре около 500° С и без доступа кислорода разлагает куски пластмассового мусора, при этом многие полимеры распадаются на исходные мономеры. Далее смесь разделяется перегонкой. Конечным продуктом переработки являются воск, стирол, терефталевая кислота, метилметакрилат и углерод, которые являются сырьём для лёгкой промышленности. Применение этой технологии позволяет сэкономить средства, отказавшись от захоронения отходов, а с учётом получения сырья (в случае промышленного использования) является быстро окупаемым и коммерчески привлекательным способом утилизировать пластмассовые отходы^[9].

Пластики на основе фенольных смол, а также полистирол и полихлорированный бифенил могут разлагаться грибками белой гнили. Однако для утилизации отходов этот способ коммерчески неэффективен — процесс разрушения пластика на основе фенольных смол может длиться многие месяцы^[10].

См. также

Примечания

1. ↑ Тростянская Е. Б., Бабаевский А. Г. Пластические массы // Химическая энциклопедия: в 5 т / Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Мед—Пол. — С. 564—565. — 639 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.
2. ↑ Edward Chauncey Worden. Nitrocellulose industry. New York, Van Nostrand, 1911, p. 568. (Parkes, English patent #2359 in 1855)
3. ↑ Ученые обнаружили свалку пластика на севере Атлантики (рус.). www.oceanology.ru (5 марта 2010). Проверено 18 ноября 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
4. ↑ Смертельный пластик (рус.). Олег Абарников, upakovano.ru (29 октября 2010). Проверено 18 ноября 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
5. ↑ Moore, Charles. Across the Pacific Ocean, plastics, plastics, everywhere, Natural History Magazine (November 2003).
6. ↑ ^{1 2} Moore, Charles. Great Pacific Garbage Patch, Santa Barbara News-Press (2 октября 2002). Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>: название «mindfully» определено несколько раз для различного содержимого
7. ↑ Rios, L. M.; Moore, C. and Jones, P. R. (2007). «Persistent organic pollutants carried by Synthetic polymers in the ocean environment». Marine Pollution Bulletin 54: 1230–1237. DOI:10.1016/j.marpolbul.2007.03.022.
8. ↑ Tanabe, S.; Watanabe, M., Minh, T.B., Kunisue, T., Nakanishi, S., Ono, H. and Tanaka, H. (2004). «PCDDs, PCDFs, and coplanar PCBs in albatross from the North Pacific and Southern Oceans: Levels, patterns, and toxicological implications». Environmental Science & Technology 38: 403–413. DOI:10.1021/es034966x.
9. ↑ Испытана машина для переработки любого пластика (рус.). Membrana (28 декабря 2010). Проверено 30 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
10. ↑ Белая гниль разрушает долговечный пластик (рус.). Membrana (7 июня 2006). Проверено 30 декабря 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.

Литература

• Дзевульский В. М. Технология металлов и дерева. — М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы. 1995.

Ссылки

Окружающий мир. Из чего делают пластмассу и что потом с ней делать: irinapotter — LiveJournal

Занимаясь с детьми всегда открываешь для себя много нового. Пока я готовила материал для занятий по окружающему миру — прочла много интересного про Полярную звезду (я даже не знала, в чем ее особенность) и размеры Вселенной, историю Олимпийских игр и наконец-то сама перестала путать пресмыкающихся и земноводных :). Но одна тема задела меня особенно.

Из чего делают пластмассу

Сейчас мы изучаем раздел «хозяйство». Изучаем довольно поверхностно, поскольку профессии, производство хлеба и подобные вопросы мы раньше уже затрагивали. Но, чтобы вспомнить посмотрели несколько видео (спасибо Татьяне), в том числе и про изготовление пластмассы.

И все бы хорошо. Ролик нарисован довольно понятно. Но до этого мы с Варварой знакомились с темой загрязнения мирового океана и многие вещи меня шокировали.Я просто никогда не задумывалась об этом! Мне всегда было жалко выбрасывать стекло, но о пластмассе я просто не думала. А многие предпочтут вообще ухмыльнуться и махнуть на это рукой. Ведь мы уже не можем отказаться от пластик.

Куда уходит пластик…

• Пластмасса — неестественный для природы материал и потому практически не разлагается. Пластик не «переварится» землей и не вернется в землю.


• Полимеры изготавливают из не возобновляемого природного ресурса — нефти и газа.


• Примерно 150 млн. тонн пластмассы производится ежегодно и этот объем увеличивается.


• Практически 90% из того, что было произведено мы выбросим сразу или в течении нескольких месяцев (пакеты, бутылки, упаковки, зажигалки и тому подобное).


• Пластиковые отходы нельзя складировать или закапывать. Пластик впитывает из воды токсичные вещества, эти соединения просачиваются в грунтовые воды.


• Пластиковые отходы опасно жечь, при сжигании образуются токсичные газы, опасные для человека и атмосферы.


• Пластиковые отходы можно перерабатывать, но на переработку идет лишь 5%, и предметы из переработанного пластика в третий раз переработать нельзя, они тоже не будут естественно разлагаться. Это лишь небольшая отсрочка и успокоение совести. Хотя это все-таки лучше.


• «Биоразлагаемые» пластики — в большинстве маркетинговый ход, нет совершенно безопасных пластиковых отходов.

…в какие города

В мире есть города-свалки, куда из Европы и США свозят технологический и электронный мусор. Токсичные вещества в почве, воде и воздухе в этих местах превышают все мыслимые нормы. Но мы ведь этого не видим. Мы бросили мусор в мешок, мешок погрузили в машину, и мы наслаждаемся чистотой, удобством и одноразовыми вещами. А люди в городах-свалках редко доживают до 30 лет.

Пластиковая каша мирового океана

Но большинство отходов путешествуют сами по себе. В мировом океана существуют пять больших «мусороворотов», куда мировое течение сносит пластиковый мусор. Самое большое — Тихоокеанское мусорное пятно, или, как его называют, восточный мусорный континент. Это пятно взвеси крупных и мелких пластиковых частиц площадью около 700 — 1,5 млн квадратных километров, содержащие более ста миллионов тонн мусора.

• В некоторых местах пластика в воде в несколько раз больше, чем планктона.


• Пластик не разлагается, а рассыпается под воздействием води и солнца, и каждая его частичка становится токсичной. Сотни тысяч морских животных страдает от отравлений. Некоторые токсины вызывают гормональные сбои.


• Черепахи погибают, глотая пластиковые пакеты, которые они принимают за медуз. Птицы кормят птенцов пластиковыми крышечками от бутылок.

Можно ли прожить без пластика

И пока ученые ищут более совершенные и коммерчески оправданные способы утилизации пластмассы и электронного мусора, мы его ежегодно и ежедневно пополняем. И мы уже не может отказаться от этого.

Для ребенка вся эта информация пока не понятна и сложна для восприятия. Но многие вопросы мы обсудили о том, что мы может сделать в кругу нашей семьи, нашего дома.

В стартовом ролике много преувеличений. Отсутствие пластмассы не вернет нас в каменный век, разумеется. Мы всегда покупали одежду только из хлопка и льна, мебель у нас деревянная, но мы не может отказаться от бытовой техники, зубной пасты и щетки, баночек для шампуней, выключателей и розеток, и сотни других вещей, наполняющих наш дом.

Мой муж, например, очень любит выкидывать. Для него легкость покупки и смены вещей — это что-то вроде символа удобства и состоятельности. И мои предложения, например, не выбрасывать бутылку, а налить воду дома и взять с собой, вместо того, чтобы покупать опять — он воспринимал только как скряжничество.

Но! наконец-то мы договорились обходиться без мелких игрушек из киндер-сюрпризов и Макдональдса! Я давно борюсь с ними. Как и вообще с частыми покупками мелких дешевых игрушек, большинство из которых не несут никакой пользы, кроме коммерческого дохода их создателям. Огромная индустрия псевдо-игрушек, направленных на коллекционирование, постоянные покупки, позволяющая нам «откупаться» от детей.

Мы постараемся чаще обращать внимание на альтернативы: деревянные и текстильные игрушки, жестяную и бумажную упаковку (например, яиц), не забывать брать с собой в магазин сумки, вместо десятка (!) пакетиков, которые здесь дают в супермаркетах, стараться продлить срок жизни вещей и вообще продуманно относиться к каждой новой вещи, переступающей порог нашего дома.

Да, это будет капля в море, вернее в океане с мусором. Но это ведь не оправдание не делать вообще ничего.

Пластмассы. Состав, свойства, применение пластмасс

Содержание страницы

Пластмассы (пластики) представляют собой органические материалы на основе полимеров, способные при нагреве размягчаться и под давлением принимать определённую устойчивую форму.

Полимеры – это соединения, которые получаются путем многократного повторения (рис. 1), то есть химического связывания одинаковых звеньев – в самом простом случае, одинаковых, как в случае полиэтилена это звенья CH₂, связанные между собой в единую цепочку. Конечно, существуют более сложные молекулы, вплоть до молекул ДНК, структура которых не повторяется, очень сложным образом организована.

Рис. 1. Формы макромолекул полимеров

1. Компоненты, входящие в состав пластмасс

В большинстве своем пластмассы состоят из смолы, а также наполнителя, пластификатора, стабилизатора, красителя и других добавок, улучшающих технологические и эксплуатационные свойства пластмассы. Свойства полимеров могут быть в значительной степени улучшены и изменены, в зависимости от требований, предъявляемых различными отраслями техники, с помощью различных составляющих пластмассы.

Наполнители служат для улучшения физико-механических, диэлектрических, фрикционных или антифрикционных свойств, повышения теплостойкости, уменьшения усадки, а также для снижения стоимости пластмасс. По массе содержание наполнителей в пластмассах составляет от 40 до 70 %. Наполнителями могут быть ткани, а также порошкообразные и волокнистые вещества.

Пластификаторы увеличивают пластичность и текучесть пластмасс, улучшают морозостойкость. В качестве пластификаторов применяют дибутилфталат, трикрезилфосфат и др. Их содержание колеблется в пределах 10 – 20 %.

Стабилизаторы – вещества, предотвращающие разложение полимерных материалов во время их переработки и эксплуатации под воздействием света, влажности, повышенных температур и других факторов. Для стабилизации используют ароматические амины, фенолы, сернистые соединения, газовую сажу.

Красители добавляют для окрашивания пластических масс. Применяют как минеральные красители (мумия, охра, умбра, литопон, крон и т. д.), так и органические (нигрозин, родамин).

Смазочные вещества – стеарин, олеиновая кислота, трансформаторное масло – снижают вязкость композиции и предотвращают прилипание материала к стенкам пресс-формы.

2. Классификация пластмасс

В зависимости от поведения связующего вещества при нагреве пластмассы разделяют на термореактивные и термопластичные.

Термореактивные пластмассы при нагреве до определенной температуры размягчаются и частично плавятся, а затем в результате химической реакции переходят в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. Термореактивные пластмассы необратимы: отходы в виде грата и бракованные детали обычно используют после измельчения только в качестве наполнителя при производстве пресспорошков.

Термопластичные пластмассы при нагреве размягчаются или плавятся, а при охлаждении твердеют. Термопластичные пластмассы обратимы, но после повторной переработки пластмасс в детали физико-механические свойства их несколько ухудшаются.

К группе термореактивных пластмасс относятся пресспорошки, волокниты и слоистые пластики. Они выгодно отличаются от термопластичных пластмасс отсутствием хладотекучести под нагрузкой, более высокой теплостойкостью, малым изменением свойств в процессе эксплуатации. Термореактивные пластмассы перерабатывают в детали (изделия) преимущественно методом прессования или литьё под давлением (рис. 2).

Рис. 2. Схема и установка для получения деталей из термореактивных пластмасс

В таблице 1 приведены свойства, области применения и интервал рабочих температур некоторых термореактивных пластмасс. На рис. 3 показаны некоторые изделия из термореактивных пластмасс.

Таблица 1.

Рис. 3. Изделия, где применены термореактивные пластмассы

Технология изготовления термопластов довольно проста: гранулы засыпаются в камеру термопластавтомата, где, при необходимой температуре, переходят в текучее состояние, затем расплавленная масса попадает в специальную форму, где происходит прессование и дальнейшее охлаждение (рис. 4). Как правило, большинство термопластов может быть использовано вторично.

Рис. 4. Пресс-форма для литья пластмасс

В таблице 2 приведены свойства, области применения и интервал рабочих температур некоторых термопластичных пластмасс. На рис. 5 показаны некоторые изделия из термопластичных пластмасс.

Таблица 2.

Рис. 5. Изделия из термопластичных пластмасс

Выбор пластмассы для изготовления конкретного изделия определяется его эксплуатационными условиями. Критерии выбора разнообразны и зависят от назначения изделия. Основными критериальными характеристиками полимерных материалов являются механические (прочность, жесткость, твердость), температурные (изменения механических и деформационных характеристик при нагревании или охлаждении) и электрические. Последние отражают широкое применение пластмасс в радиоэлектронной и электротехнической отраслях. Кроме того, существенное значение приобрели триботехнические характеристики и ряд специальных свойств (огнестойкость, звукопоглощение, оптические особенности, химическая стойкость). Немаловажны также экономические условия (стоимость полимерного материала, тираж изделия, условия производства).

3. Механические свойства пластмасс

Механические свойства определяют поведение физического тела под действием приложенного к нему усилия. Численно это поведение оценивается прочностью и деформативностью. Прочность характеризует сопротивляемость разрушению, а деформативность — изменение размеров полимерного тела, вызванное приложенной к нему нагрузкой. Поскольку и прочность, и деформация являются функцией одной независимой переменной — внешнего усилия, то механические свойства еще называют деформационнопрочностными (рис. 6).

Рис. 6. Механические испытания пластмасс на деформацию прочность (слева), ударную вязкость (по центру), твёрдость (справа)

Модуль упругости является интегральной характеристикой, дающей представление прежде всего о жесткости конструкционного материала. Ударная вязкость характеризует способность материалов сопротивляться нагрузкам, приложенным с большой скоростью. В практике оценки свойств пластмасс наибольшее применение нашло испытание поперечным ударом, реализуемым на маятниковых копрах.

Твердость определяет механические свойства поверхности и является одной из дополнительных характеристик полимерных материалов. По твердости оценивают возможные пути эффективного применения пластиков. Пластмассы мягкие, эластичные, имеющие низкую твердость, используются в качестве герметизирующих, уплотнительных и прокладочных материалов. Твердые и прочные могут применяться в производстве деталей конструкционного назначения: зубчатых колес и венцов, тяжело нагруженных подшипников, деталей резьбовых соединений и пр. (рис. 7).

Рис. 7. Детали конструкционного применения из пластмасс

В таблице 3 указаны механические свойства термопластов общего назначения.

Таблица 3.

Несколько примеров по обозначению (см. табл. ниже).

4. Сварка пластмасс

Сварке подвергаются только так называемые термопластичные пластмассы (термопласты), которые при нагревании становятся пластичными, а после охлаждения принимают первоначальные вид и свойства. Кроме них, существуют термореактивные пластмассы, которые изменяют свои свойства при нагреве. Нагревать пластмассы при сварке следует не выше температуры их разложения, т. е. в пределах 140—240 °С.

Пластмассы можно сваривать различными способами:

• нагретым газом;
• контактной теплотой от нагревательных элементов;
• трением;
• ультразвуком (рис. 8).

Основные условия для получения качественного соединения пластмасс при сварке следующие:

1. Диаметр присадочного прутка не должен превышать 4 мм для достаточно быстрого его нагрева и обеспечения необходимой производительности сварки.
2. Сварку следует вести по возможности быстро во избежание термического разложения материала.
3. Необходимо точно выдерживать температуру сварки во избежание недостаточного нагрева или перегрева свариваемого материала.

На рис. 8 показано оборудование и методы сварки пластмасс.

Рис. 8. Сварочный экструдер для сварки пластмасс, полимеров

5. Другие свойства пластмасс

Химическая стойкость. Химическая стойкость пластмасс, как правило, выше, чем у металлов. Химическая стойкость пластмасс в основном определяется свойствами связующего (смолы) и наполнителя. Наиболее химически стойкими в отношении всех агрессивных сред являются фторсодержащие полимеры —фторопласты 4 и 3. К числу кислотостойких пластмасс в отношении концентрированной соляной кислоты могут быть отнесены винипласт и фенопласты с асбестовым наполнителем. Стойкими к действию щелочей являются винипласт и хлорвиниловый пластик.

Электроизоляционные свойства. Почти все пластмассы — хорошие диэлектрики. Этим объясняется их широкое применение в электро- и радиотехнике. Большинство пластмасс плохо переносит т. в. ч. и поэтому они применяются в качестве электроизоляционных материалов для деталей, которые предназначаются для работы при частоте тока 50 Гц. Однако такие ненаполненные высокополимеры, как фторопласт и полистирол, практически не меняют своих диэлектрических качеств в зависимости от частоты тока и могут работать при высоких и сверхвысоких частотах.

Повышение температуры, как правило, ухудшает электроизоляционные характеристики пластмасс. Исключение составляет полистирол, сохраняющий электроизоляционные свойства в интервале температур от —60 до +60° С, и фторопласт 4 — в интервале температур от —60 до +200°. С.

Фрикционные свойства. В зависимости от условий работы пластмассовые детали могут обладать различными по величине фрикционными характеристиками. Так, например, текстолит при малых нагрузках имеет малый коэффициент трения, что и позволяет широко использовать его вместо бронзы, антифрикционных чугунов и т. д. Коэффициент трения тормозных материалов типа КФ-3 высок, что и отвечает назначению этих материалов. Из этих двух примеров следует, что утверждение, высказанное выше, справедливо

Просмотров: 11 713

Что такое пластмассы и как их получают? ~ AboutPLastics

Пластические массы (более распространенные названия пластмассы или пластики) – это синтетические материалы, получаемые в результате серии химических превращений (синтеза) полезных ископаемых, таких как нефть, газ или уголь.

Область знаний, изучающая и описывающая химические процессы получения пластических масс из углеводородов полезных ископаемых, называется нефтехимией. Суть нефтехимических процессов заключается в разделении углеводородного сырья на отдельные компоненты, которые, в свою очередь, являются исходным сырьем для получения пластмасс. Пластмассами называется широкий класс полимерных материалов, состоящий из длинных цепочек (макромолекул), которые, в свою очередь, состоят из множества повторяющих звеньев (мономеров). Благодаря подобному химическому строению пластмассы обладают комплексом уникальных свойств, выгодно отличающих их от традиционных материалов, таких как металл, стекло, древесина.

Термопласты и реактопласты. Отличия и свойства.

В зависимости от природы макромолекул различают два вида пластмасс: реактопласты и термопласты. Основой получения реактопластов являются натуральные или синтетические смолы. Характеризуются тем, что их макромолекулярные цепи соединены между собой частыми химическими связями, образовавшимися в результате отверждения.
Термопласты же состоят из длинных молекулярных цепей, которые соединяются между собой силами межмолекулярного взаимодействия.
Отличительной особенностью термопластов является их способность к многократному плавлению, что дает возможность их вторичной переработки. К термопластам относятся такие крупнотоннажные пластики как: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиэтилентерефталат и ряд других.

Термопласты используются в качестве сырья для производства множества изделий в различных отраслях экономического хозяйства. Нам уже сложно представить себе современное здание без окон из ПВХ, садовые теплицы без листа из поликарбоната или полиэтиленовой пленки, автомобиль без деталей экстерьера и интерьера на основе полипропилена, продукты питания без упаковки из различных видов пластмасс, которые несем домой в полиэтиленовых пакетах. Однако далеко не все себе отчетливо представляют как получаются пластмассы, какие виды бывают, от чего зависят свойства того или иного пластика, какие изделия и с какими характеристиками можно получить. Об этом и многом другом Вы сможете узнать на страницах нашего проекта, а о том, какие этапы химических превращений проходят горючие ископаемые перед тем, как превратится в пластмассы, расскажем в данной статье.

Этапы получения пластмасс

Получение пластмасс – это сложный, многостадийный процесс, сопровождающийся химическими реакциями, который можно условно разделить на 3 основных этапа:
1. Фракционирование горючих ископаемых углеводородов на отдельные компоненты
2. Химическое превращение компонентов ископаемых УВ в мономеры
3. Химическое превращение мономеров в полимеры, которыми, в том числе, являются и пластмассы.
Основой сырьевой базой для получения пластиков являются ископаемые углеводороды (УВ), такие как нефть, попутный нефтяной газ (ПНГ), газовый конденсат и природный газ. Как уже упоминали, исходным сырьем для получения пластмасс являются отдельные компоненты природных ископаемых, для чего их подвергают сложным многоступенчатым процессам разделения и выделения ценных компонентов для нефтехимии. Схематично процесс выделения ценных сырьевых компонентов из горючих ископаемых можно изобразить следующим образом (рис. 1).

Рис.1 Разделение нефти и газа на компоненты

Углеводороды добываются из недр земли нефтяными и газодобывающими компаниями. Поскольку УВ являются смесью различных веществ, то УВ направляют на дальнейшее разделение на компоненты.
1. Так, ископаемые УВ направляют на нефте- и газоперерабатывающие заводы (НПЗ и ГПЗ) где происходит первичное разделение сырья на компоненты. Основная цель заключается в разделении (фракционировании) УВ на группы составляющих их компонентов.
2. В результате нефтепереработки самой ценной фракцией для дальнейшего получения пластмасс является нафта (второе название — прямогонный бензин). Это смесь жидких УВ с длинной углеводородной цепи от С5 до С10.

Основным ценным сырьем для нефтехимии после разделения попутного нефтяного газа и природного газа на компоненты являются широкая фракция углеводородов (ШФЛУ) и этан. Поскольку ШФЛУ продолжает оставаться смесью различных газов ее подвергают дальнейшему разделению. Так получаются СУГ, которые представляют собой чистые газы или технические смеси такие как пропан-пропиленовая фракция (ППФ), бутан-бутиленовая фракция (ББФ) или смесь пропан-бутан технический (СПБТ).
Таким образом, после разделения УВ сырья на отдельные, ценные для дальнейшей переработки, компоненты нафта, ШФЛУ, СУГ и этан направляются в качестве исходного сырья в следующий передел – пиролиз.
3. Пиролиз – это важнейший процесс нефтехимии, в ходе которого получаются диеновые УВ (вещества с двойными связями в основной цепи), такие как этилен или пропилен (они же низшие алкены или олефины), крайне редко встречающиеся в свободном виде в недрах земли. Процесс проходит при высоких температурах (до 1200 ˚С) в специальных печах пиролиза. Ценным, эти вещества делают двойные связи, которые придают высокую реакционоспособность соединениям.
4. Следующим этапом процесса получения пластмасс является полимеризация. Химизм процесса заключается в формировании длинных молекулярных цепочек из повторяющихся элементарных звеньев олефинов. Как раз наличие двойных связей в низших олефинах дает возможность образования длинных макромолекулярных цепей полимера. В процессе полимеризации происходит разрыв одной двойной связи мономера, которая моментально реагирует с рядом находящимся подобным мономером, в свою очередь, который взаимодействует со следующим звеном и так далее. Подобные реакции носят название цепных реакций, в ходе которых первоначальная активная частица запускает рост и развитие всей полимерной цепочки. Физически процесс протекает в реакторе при определенной температуре, давлении и наличию каталитической системы, которая является инициатором процесса полимеризации.
5. Для большинства пластмасс заключительным этапом является гранулирование порошка, образовавшегося в ходе полимеризации, после которого гранулы пластика фасуются в мешки и/или биг-беги и складируются в ожидании отгрузки в адрес будущего покупателя.
Более подробно о каждом этапе получения пластмасс расскажем в следующих статьях, в которых будут детально описаны основы процессов получения важнейших веществ как сырья для производства пластических масс.

Designed by Freepik

Что такое пластик и как он производится?

Когда вы смотрите телевизор, пользуетесь компьютером, едете в автобусе, поезде или самолете, вы используете пластик. Когда вы идете к врачу, в больницу или делаете покупки в продуктовом магазине, вы снова полагаетесь на пластик.

Итак, откуда берутся пластмассы… и что они такое?

Пластмассы получают из материалов, встречающихся в природе, таких как природный газ, нефть, уголь, минералы и растения. Самые первые пластмассы были сделаны природой. Знаете ли вы, что резина каучукового дерева на самом деле является пластиком?

Интерес к производству пластмасс возник в 1800-х годах, чтобы заменить дефицитные материалы, такие как слоновая кость и панцирь черепахи.Первые синтетические пластмассы были получены из целлюлозы, вещества, содержащегося в растениях и деревьях. Целлюлозу нагревали с помощью химикатов, и в результате был получен новый чрезвычайно прочный материал.

Сырье для сегодняшних пластмасс поступает из многих мест (некоторые даже используют соль!), Но большинство пластмасс можно производить из углеводородов, которые легко доступны в природном газе, нефти и угле.

Что такое пластмассы: химия

Химия пластмасс может быть сложной, но основы просты.Вспомните школьные уроки об атомах и молекулах (группах атомов). Пластмассы — это просто цепочки из одинаковых молекул, связанных вместе. Эти цепи называются полимерами. Вот почему многие пластмассы начинаются с «поли», например полиэтилен, полистирол и полипропилен. Полимеры часто состоят из углерода и водорода, а иногда и кислорода, азота, серы, хлора, фтора, фосфора или кремния.

Термин «пластмассы» охватывает все эти различные полимеры.

Несмотря на то, что полимеров много, пластмассы в целом легкие и обладают значительной прочностью.Пластмассы можно формовать, экструдировать, отливать и выдувать с получением, казалось бы, неограниченных форм и пленок или пен или даже вытягивания волокон для текстильных изделий. Многие виды покрытий, герметиков и клеев также являются пластиками.

Дополнительная информация: все о типах пластмасс

Как делается пластик? (с иллюстрациями)

Специфика изготовления пластика зависит от того, какого он типа и для чего он будет использоваться, но основные этапы одинаковы. Пластик производится с использованием различных химических процессов и процессов очистки, которые превращают отдельные молекулы, называемые мономерами, в длинные цепи, называемые полимерами. После того, как это произойдет, из полимеров можно будет придать любой конечный продукт.

Сырье

Основными видами сырья, используемого для производства пластика, являются ископаемые продукты, такие как сырая нефть и природный газ, хотя его также можно производить из других продуктов, таких как соя, кукуруза и конопля. Они содержат соединения, называемые углеводородами, которые можно использовать для производства мономеров, которые затем можно перерабатывать для изготовления пластика.Обычно это делается путем крекинга, при котором углеводороды либо нагреваются до экстремальных температур, либо подвергаются химической обработке для разложения их на мономеры, такие как этилен или стирол.

Полимеризация и поликонденсация

После извлечения мономеров их необходимо химически обработать, чтобы они связались вместе и образовали длинные полимерные цепи. Обычно это делается путем полимеризации или поликонденсации.В первом процессе мономеры смешиваются с другим химическим веществом, которое действует как катализатор и заставляет их объединяться друг с другом, образуя смолу. Во втором случае мономеры обрабатываются таким образом, что они соединяются друг с другом и выделяют побочный продукт, такой как вода.

В ходе любого процесса обычно смешиваются разные типы мономеров с образованием смолы с разными характеристиками. Их также можно смешивать с другими добавками, такими как антипирены или пластификаторы, которые делают конечный продукт менее хрупким. Смолы, полученные в результате обоих процессов, можно продавать в жидкой форме или измельчать в гранулы или порошок, а затем продавать компаниям-производителям пластмасс.

Термопласты и термореактивные материалы

Затем полимеры могут быть переработаны в термопласты или реактопласты. Термопласты плавятся, когда достигают определенной температуры, но становятся твердыми, когда остывают, в то время как термореактивные пластмассы становятся тверже по мере того, как они нагреваются, но их можно нагреть и дать затвердеть только один раз.Если их снова нагреть, они горят. Разница между ними обычно сводится к мономерам, используемым для создания смолы, и структуре, которую полимеры образуют во время обработки: в то время как термопласты образуют цепочки из чередующихся твердых и податливых участков, термореактивные пластмассы образуют твердые, взаимосвязанные связи.

Обработка термопластов

Термопласты обычно обрабатываются различными формами формования или экструзии. Формование осуществляется путем нагрева смолы и впрыскивания ее в форму или вдувания воздуха в размягченную трубку со смолой, которая вставляется в форму для придания ей формы.Эти процессы используются для изготовления игрушек, контейнеров и бутылок из-под газировки. Экструзия осуществляется путем проталкивания смолы через форму для придания ей определенной формы и используется для изготовления таких вещей, как соломка, волокна для ткачества и трубы. Термопласты также можно каландрировать, в которых они расплавляются, а затем зажимаются между большими роликами для изготовления длинных листов пластика, подобных тем, которые используются для изготовления полов.

Обработка термореактивных материалов

Термореактивные материалы также можно формовать, хотя формы часто находятся под давлением, чтобы способствовать более тесному соединению полимеров, что делает конечный продукт более долговечным.Их также иногда обрабатывают химическими веществами перед формованием, чтобы полимеры полностью смешались. Первый процесс обычно используется для изготовления вещей, которые должны быть прочными, но предназначены для потребительского использования, например телефонов и спортивного инвентаря, а второй используется для изготовления более прочных вещей, таких как детали машин или транспортных средств. Этот тип пластика также может быть нанесен на другие материалы, такие как бумага или ткань, а затем нагрет и спрессован для изготовления предохранителей, прокладок и электронных плат в процессе, называемом ламинированием.

Неужели пластик из масла? Из чего сделан пластик?

Пластиковые ПОЛИМеры производятся из строительных блоков МОНОМЕРЫ. Встречающиеся в природе мономеры (сырье) могут быть получены из растений, угля, природного газа или нефти.

Длинные цепи из моно мер — поли мер. Этилен становится поли этиленом , пропилен становится поли пропиленом, стирол становится поли стиролом и т. Д.Полимер, состоящий только из одного мономера, известен как полимер homo . Полимер с двумя мономерами называется полимером co (этилен-винилацетат EVA), и, как вы уже догадались, три полимера называются терполимером (акрилонитрил / бутадиен / стирол или АБС-пластик является распространенным примером).

What Is Polyethylene?

Пластмассы на биологической основе, полученные из растений, рекламируются как более экологически чистые из-за их возобновляемых источников по сравнению с пластиками, изготовленными из невозобновляемых ископаемых видов топлива на нефтяной основе.Гигантские пищевые компании быстро осознали, что биопластики первого поколения резко увеличат стоимость их сырья. Так же, как этанол повысил цены на другие культуры, если больше земли будет использоваться для производства пластикового сырья, цены на другие культуры вырастут.

Пластмасса может быть получена как из растений, так и из обычного сырья, не будучи биоразлагаемой. Так называемые зеленые пластмассы Braskem — это растительные пластмассы, полученные из тростникового сахара, которые не поддаются биологическому разложению. Их полипропилены и полиэтилены неотличимы на молекулярном уровне от полипропилена и полиэтилена на основе ископаемого топлива.Интересно отметить, что Braskem вводит в эксплуатацию завод мощностью в миллиард фунтов в год в Ла-Порте, штат Техас. Их выбор сырья? Американский природный газ, а не этанол, полученный из сахарного тростника. Их генеральный директор похвалил американское сырье для добычи сланцевого газа.

В США большая часть пластика производится из природного газа. Производители смолы просто берут то, что им нужно, из газопровода, а остальное кладут обратно.

ПВХ (№ 3) представляет собой комбинацию соли этилена и хлора. http: // www.pvc.org/en/p/how-is-pvc-made

Другой выбор сырья — нафта. Нафта — это крем-де-ла-крем бочки с маслом , которое не может быть переработано в бензин или моторное масло. Это естественный выбор в качестве сырья для нефтеперерабатывающих заводов. В старину побочные продукты сжигали. Любая связь с маслом, сэкономленным за счет отказа от пластика, неверна. Любой, кто делает это заявление, понятия не имеет, о чем они говорят.

Итак, это правда, что некоторые пластмассы, не все пластмассы, сделаны из масла.Это просто выбор сырья.

Все эти предметы могли быть получены из нефти или природного газа. Выставка любезно предоставлена ​​Музеем буровых установок Ocean Star в Галвестоне, штат Техас.

Вот руководство по принятию решений, которое я составил, чтобы охватить разветвления пластмасс, изготовленных из различного сырья: http://info.brentwoodplastics.com/bioplastics-or-conventional-plastics? & T = 61295.

Восприятие — это реальность. Проверка фактов устарела. Хорошие пресс-релизы, такие как этот от Subway, разыгрывают незнание общественности о происхождении пластика:

http: // www.prnewswire.com/news-releases/subway-restaurant-chain-continues-to-live-green-with-salad-bowls-made-from-95-percent-recycled-materials-147592125.html. Компания Lego купилась на маркетинговое послание Браскема и, в свою очередь, обманула широкую публику.

Помните экономику первокурсника о факторах производства? На стоимость пластика влияет то, где и какой пластик сделан. Основными факторами являются сырье и обменный курс.

Нравится вам это или нет, но США снова готовы стать дешевым производителем объемных термопластов.Спасибо, Джордж Митчелл! Только по полиэтилену к 2021 году будет введено дополнительно 25 миллиардов фунтов в год. Заводы не расположены на традиционном побережье Мексиканского залива. Они набирают обороты в Оклахоме, Западной Вирджинии и Альберте. В США мы ставим заводы прямо на газовые купола. Газ покупается по «контракту» или просто оплачивается ежемесячно. Это дает США преимущество перед некоторыми регионами, где его необходимо транспортировать и покупать на так называемых «спотах», которые уязвимы для колебаний цен.Это не проекты, которые окупаются через 5-10 лет. Они больше примерно от 40 до 50 лет жизни.

http://www.plasticsnews.com/headlines2.html?id=25219

:

Другая сторона медали — это деградация пластмасс. По этому поводу существует множество заблуждений.
За исключением ПВХ, большинство пластиков разлагаются до безвредных строительных блоков — мономеров. Это не займет миллионы лет; больше похоже на период полураспада в сотни лет.Это станет проблемой для будущих поколений, когда токсичные химические вещества, в основном из домашних хозяйств, начнут просачиваться в грунтовые воды. К счастью, пластиковые свалки будут защищать окружающую среду на несколько сотен лет.

Автор перед заводом по производству смол Lyondell Chocolate Bayou в Техасе с примерами продуктов из полиэтилена высокой плотности (HDPE), полученного из природного газа.

Чтобы узнать, почему уровень переработки пластика так низок, посмотрите это видео.

Что может быть из пластмасс — переработка пластмасс

Одна из вещей, которые мы можем сделать для защиты и улучшения окружающей среды, — это переработка. Сегодня пластиковая бутылка может содержать сок, воду или газировку… но чем она может стать после того, как вы ее воспользуетесь?

Давайте посмотрим на некоторые повседневные пластмассы, которые вы используете, и на то, во что они могут превратиться.

Бутылки и контейнеры, используемые для молока, шампуня, стирального порошка и бытовых чистящих средств, легкие и прочные, но обычно они сделаны из другого типа пластика, чем бутылки для напитков.

Кем они могут стать? Когда они перерабатываются, они могут производить новые бутылки и контейнеры, пластиковые пиломатериалы, столы для пикника, мебель для газонов, оборудование для детских площадок, мусорные баки и многое другое.

Пакеты и упаковка полиэтиленовые

Мы используем пластиковые пакеты для доставки продуктов домой. Они сохраняют наш хлеб и другие продукты свежими. Нам даже разрешили отнести золотых рыбок домой из зоомагазина.

Сегодня существуют тысячи продуктовых и розничных магазинов, которые собирают эти пакеты для вторичной переработки, включая большинство магазинов Target, Walmart, Lowes, Safeway и других.И помните, что во всех этих местах мы также можем переработать много пластиковой упаковки, которая защищает вещи, которые мы покупаем (даже пузырчатую пленку!).

Кем они могут стать? Из переработанных пластиковых пакетов и оберток можно превратить пластмассовые пиломатериалы, из которых делают скамейки в парке, террасы на заднем дворе и заборы — даже игровое оборудование. Их также можно переработать в новые пластиковые пакеты, а затем снова переработать. Посетите этот веб-сайт, на котором рассказывается о переработке пластиковых пакетов, и узнайте, где их можно переработать в вашем районе.

Бутылки

Пластиковые бутылки для безалкогольных напитков, сока и воды — удобный способ утолить жажду… и они не разбиваются, если их уронить.

Кем они могут стать? При переработке пластиковых бутылок из них можно сделать множество вещей: футболки, свитера, флисовые куртки, утеплитель для курток и спальных мешков, ковровое покрытие и многое другое.

Чтобы сделать достаточно пластикового волокна, чтобы сделать новую классную футболку, нужно около 10 бутылок.

Для изготовления свитера требуется 63 бутылки.

Требуется всего 14 бутылок, чтобы создать достаточную изоляцию (волокнистый наполнитель) для лыжной куртки. И 114 бутылок, чтобы сделать достаточно утеплителя (наполнителя) для спального мешка. Почти 29,3% пластиковых бутылок перерабатывается в США. Если все примут участие, мы сможем добиться еще большего.

Ознакомьтесь с другими забавными фактами об утилизации пластиковых бутылок.

Крышки для бутылок

Пластиковые колпачки на бутылках помогают газировке оставаться газированной и защищают от грязи и насекомых.Несмотря на то, что они сделаны из другого пластика, чем бутылки, крышки следует надеть обратно на бутылки, прежде чем выбросить их в мусорные баки.

Кем они могут стать? Пластиковые крышки для бутылок можно переработать в аккумуляторы для вашего автомобиля, садовые грабли, контейнеры для хранения, многоразовые хозяйственные сумки, пряжу, веревки, метлы… и многое другое.

Пенная упаковка

Упаковка из пенопласта на 95% состоит из воздуха! Он смягчит ваш телевизор и защитит игровую приставку, когда они перемещаются с завода в магазин к вам домой.

Во что это может стать? Инновационные программы переработки могут превратить пенопластовую упаковку в пластмассовые изделия, такие как изоляция, рамы для картин, строительные изделия для вашего дома… и многое другое. Посмотрите это видео, в котором показано, как это делается.